石墨烯在熱領(lǐng)域的特性及利用參考模板

1、一特性機理：在石墨烯中，碳原子在不停的振動，振動的幅度有可能超過其厚度。其中最重要的石墨烯的晶格振動，不僅僅影響石墨烯的形貌特征，還影響的石墨烯的力學性質(zhì)、輸運特性、熱學性質(zhì)和光電性質(zhì)。對石墨烯的熱學性質(zhì)的影響主要是由于石墨烯晶格振動。由石墨烯的導熱系數(shù)經(jīng)驗公式可得如下圖表從圖中看出來石墨烯的導熱系數(shù)隨溫度的增加而減小。在同一溫度下，導熱系數(shù)隨石墨烯的寬度的增加而增加。由經(jīng)典的熱傳導理論可知，隨著溫度的升高，晶格振動加強，聲子運動劇烈，熱流中的聲子數(shù)目也增加。聲子間的相互作用或碰撞更加頻繁，原子偏離對平衡位置的振幅增大，引起的聲子散射加劇，使導熱載體(聲子)的平均自由程減小。這是石墨烯的導熱系

2、數(shù)隨溫度升高而降低的主要原因。對于石墨烯，電子的運動對導熱也有一定的貢獻，但在高溫情況下，晶格振動對石墨烯的導熱貢獻是主要的，起主導作用。二應用：發(fā)熱：由石墨烯制成的加熱膜與傳統(tǒng)取暖方式相比，1加熱速度快（1min內(nèi)達到穩(wěn)定工作溫度，而傳統(tǒng)取暖如油汀需要20min才能達到穩(wěn)定溫度）；1 / 32電熱輻射轉(zhuǎn)換效率高（經(jīng)第三方檢測，電熱輻射轉(zhuǎn)換效率達80%以上），與傳統(tǒng)取暖方式相比可節(jié)能省電；3石墨烯加熱膜是整個面加熱，溫度均勻分布；4石墨烯加熱膜與某些對人體有害輻射的取暖方式相比是安全的。例子：1制作理療護具石墨烯的高導電、導熱性能應用在理療護具領(lǐng)域，利用石墨烯在發(fā)熱過程中產(chǎn)生的遠紅外線，與人體

3、波長相同，產(chǎn)生共振作用，形成熱反應，深入皮下組織，使毛細血管擴張，促進血液循環(huán)，強化組織新陳代謝，提高機體免疫能力，排除疲勞，緩和酸痛，從而起到消炎、鎮(zhèn)痛的理療保健作用。2制作發(fā)熱服石墨烯智能發(fā)熱服將石墨烯獨特的導熱性能和日常穿戴完美結(jié)合，為人體營造溫暖舒適的感受，通過手機端app的控制可以使得發(fā)熱服迅速升溫，產(chǎn)生對人體有益的遠紅外線，為生活帶來更好的健康理療體驗，重新定義溫暖。散熱：石墨烯具有極高的熱導率和熱輻射系數(shù)，單層石墨烯的導熱系數(shù)可達5300W/mK，不僅優(yōu)于碳納米管，更是遠高于金屬中導熱系數(shù)最高的銀、銅、金、鋁等，因此石墨烯作為輔助散熱的導熱塑料或者膜片具有巨大的應用前景。1石墨烯

4、導熱塑料的開發(fā)，可以為各種散熱需求提供性能更加優(yōu)異的新型的散熱產(chǎn)品，例如各種電子設(shè)備（如LED燈）的外殼散熱，目前國外已經(jīng)有廠家開發(fā)出了成型的導熱塑料并進入市場。例子：飛利浦MASTER LED MR16 新式燈具作為全球首例大功率LED應用，其鋁制外殼已經(jīng)被帝斯曼公司開發(fā)出的Stanyl TC 導熱塑料所取代，其效果不僅達到了同等級的散熱目的，而且整個燈具更輕，耐腐蝕。2石墨烯制成的散熱膜散熱性能會大大優(yōu)于石墨片，實測的熱導率可達到1000W/mK以上，同時膜片具有良好的柔韌性易于加工。散熱薄膜是計算機、手機制造中的關(guān)鍵材料例子：蘋果手機目前用的散熱膜是用石墨片制成的，因此高性能的石墨烯散熱

5、薄膜是如智能手機、平板電腦等高性能、超薄電子產(chǎn)品的理想散熱材料。儲熱：石墨烯具有高導熱性這一特性在熱工裝備及余熱利用中具有廣泛的應用前景。應用最新的石墨烯材料，結(jié)合現(xiàn)有的工藝和設(shè)備，實現(xiàn)能耗的大幅下降，幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)滿足越來越嚴格的環(huán)保法規(guī)，獲得企業(yè)生存空間。原理：在熱工設(shè)備中，熱的傳遞主要有兩種形式，一種是熱能直接傳遞給物料，代表爐型是加熱爐等，石墨烯材料可用在煙氣余熱回收上另外一種是熱能先傳遞給導熱儲熱材料再傳遞給物料，代表爐型為焦爐、熱風爐等，石墨烯可用在開發(fā)高導熱材料上1石墨烯相變儲熱材料在熱風爐上可以得到應用，以取代目前的格子磚，減少設(shè)備體積。2在加熱爐上，石墨烯相變儲能材料則主要可以用來回收中低溫煙氣余熱。在熱處理爐上，可以利用石墨烯開發(fā)高導熱涂料，減少燃料消耗。3石墨烯可以提升相變儲熱系統(tǒng)的效率，提高其溫度均勻性，減